简析全密度聚乙烯生产工艺

黎禹

摘  要：大庆石化公司塑料厂全密度聚乙烯二套装置采用美国UNIVATION公司的UNIPOL低压气相法聚乙烯生产工艺专利技术，文中简单的介绍了其生产工艺及特点。

关键词：全密度聚乙烯;特点;生产工艺

大庆石化公司塑料厂全密度聚乙烯二套装置前系统采用美国UNIVATION公司的UNIPOL低压气相法聚乙烯生产工艺专利技术，以乙烯为原料，1-丁烯或1-己烯为共聚单体 氢气为分子量调节剂，以异戊烷为诱导冷凝剂，可以生产高 中 低密度的聚乙烯产品，产品的密度范围为0.915g/cm3至0.963g/cm3。后系统采用德国CWP公司双螺杆挤出造粒技术及挤出机组。

一 工艺特点

本装置主要由原料精制系统 聚合反应系统 树脂脱气和排放气回收系统 造粒系统 风送系统及产品储存 包装系统等组成。具有以下特点：

1.1安全可靠

UNIPOL聚乙烯工艺所需原料相对无毒，适中的操作条件，无需反应溶剂，从而减少了溶剂回收系统和可燃液态烃处理带来的危险。流化床反应动力学具有自减活效应，消除了失控情况下设备超压的危险性。

1.2工艺简单

聚合反应在较低温度 压力下进行，其工艺流程较短。高催化活性和准确的分子量的控制，可始终如一地生产出高质量树脂，使系统兼有稳定性和灵活性。

1.3产品灵活

根据市场的需要，较易调节产品质量和产量。在生产能力不变的情况下，用单一的反应器可生产出各种不同密度的聚乙烯产品。

二 生产工艺

本装置的生产工艺可以分为原料精制 反应系统 树脂脱气 排放气回收 树脂添加剂处理 造粒 风送 PPB循环系统等单元。

2.1原料精制

本装置的主要原辅料除乙烯和氢气外，还有共聚单体1-丁烯 1-己烯以及诱导冷凝剂异戊烷。乙烯（C2H4）是生产聚乙烯的主要原料。聚乙烯树脂是乙烯分子在聚合反应器中发生聚合反应形成长链分子而组成的聚合物。己烯或丁烯用作共聚单体以使聚合链出现分支，并影响聚合物的性能。氢气在聚合反应中用作链终止剂以控制聚合物分子的分子量，并影响聚合物的性能。氮气是一种惰性气体，用作吹扫气体来脱除产品中夹带的烃类气体，在正常操作中和设备维修准备中用于吹扫设备。异戊烷作为诱导冷凝剂用于反应器冷凝模式操作。

原料精制系统主要有乙烯精制 1-丁烯/1-己烯精制 氮气精制 异戊烷精制 T?储存压送等工艺过程。目的是将来自界区外的各原料中的杂质脱除，以达到聚合反应的原料质量条件。

2.2聚合反应系统

聚合反应系统包括反应器 循环气冷却器 循环气压缩机和各反应原料进料线。经过原料精制系统的气体反应物（乙烯 丁烯或己烯及氢气的混合物）和惰性组分（氮气）通过循环气压缩机在含有少量催化剂的树脂流化床中不断地循环并反应。聚合反应机理属于阴离子配位聚合。乙烯单体是具有π-π共轭体系的烯烃类单体，处于络合状态的钛铝活性中心，使乙烯单体双键上的电子云密度减少，从而打开乙烯双键，使乙烯单体不断在钛铝活性中心处聚合反应，聚合反应是放热反应过程。

均聚型聚乙烯分子结构为线型排列，有较少或几乎没有短支链，结晶度较高，因此有较高的密度。在共聚合反应中，引入共聚单体1-丁烯 1-己烯等α-烯烃，增加了分子支链数量和支链长度，降低了分子结晶度和产品密度。

2.3树脂脱气

粉料树脂由反应出料系统输送到立式沉降床产品脱气仓，并在其中停留约3小时，以脱除树脂中溶解的烃。树脂粉末由产品脱气仓旋转加料器依靠重力经过一个振动筛，除掉树脂粉末中所有的大颗粒物质。树脂继续靠重力作用进入树脂添加剂处理系统，同时筛出的大块颗粒排入废料料斗。

2.4排放气回收

排放气回收系统通过逐级压缩冷却的过程，使回收气体中的可凝组分（共聚单体 ICA）被冷凝，并回收重新使用。回收的气体用于排料系统辅助输送载气，从而降低了氮气的消耗。从脱气仓顶部过滤器出来的排放气经排放气回收压缩机后收集的凝液送回反应循环系统，气体一部分用作从产品吹出罐至产品脱气仓树脂的密相输送气，一部分排火炬。高压冷凝器的冷剂由排放气回收制冷系统供给。

2.5树脂添加剂处理

树脂通过脱气仓下部的振动筛后靠重力作用下落，进入树脂缓冲料斗，经过换向阀和粉末旋转加料器流入树脂/添加剂给料器，添加剂在此加入。固体添加剂通过添加剂系统直接进料到造粒系统。添加剂系统包括四个倒袋站 添加剂缓冲仓和四个失重式加料器，可以处理不同的添加剂。添加剂从固体添加剂加料器靠重力流到树脂/添加剂输送器与粉料树脂主物流混和进入混炼机料斗。

2.6造粒

在强耦合 低能耗的造粒系统中，粉末树脂和添加剂在一个连续运行的混炼机中被混合在一起并且被塑炼。应用电机驱动的双速混炼机可使造粒系统有较好的操作弹性。混炼机将熔融的树脂直接送入熔融泵的入口，熔融的树脂靠熔融泵产生的压力通过熔融树脂过滤器和模板，经水下切粒机切成树脂颗粒。聚乙烯树脂与不同类型添加剂混合，经过高温加热，达到熔融状态，在双螺杆挤压机和齿轮泵的作用下，通过模板进行水下造粒。其主要目的是加入各类添加剂，改进产品性能;便于产品包装运输;提高产品质量。

2.7风送

干燥后的粒料树脂经风送系统送到掺混料仓掺混后再风送到包装料仓进行成品包装。在送往成品包装系统前，树脂还要用淘析器除去风送过程中产生的细粉或拉丝。掺混过程通过不同的重力沉降速度，使不同时段的产品均匀掺混，降低产品分散性，提高产品性能。

2.8PPB循环系统

PPB循环系统用在保持产品脱气仓（PPB）内粉末树脂的流动，来防止造粒系统停车时脱气仓内物料粘结。该操作是间歇进行的，通过使用氮气输送管线的“密相压力罐”。粉末树脂在重力作用下，通过V型分流阀和换向阀，间歇进入PPB循环系统压力发送罐中，粉末树脂通过氮气压力输送到PPB的顶端进入产品脱气仓。

三 结束语

由于全密度聚乙烯装置可以通过改变进料组成和工艺参数来生产低压和线性产品，具有相当大的灵活性及市场应变能力，因此未来仍将是国内石化企业投建的热点。随着国内全密度聚乙烯生产技术及研发能力的不断提高，全球的市场竞争力会不断提升，未来我国聚乙烯产品结构也將更加合理。